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载人飞船是载乘航天员的飞船,是载人航天器的一种。载人飞船能保障航天员在外层空间执行航天任务并返回地面,可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和空间站之间的“载体”,还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行。
“神舟”载人飞船
神舟飞船是中国载人航天工程(921工程)为实现航天员天地往返而研制的一次性载人飞船,也是中国目前唯一的载人飞船,运载工具为长征二号F火箭,于1999年首次发射,2003年首次载人飞行;2021年起,配合天宫空间站,神舟飞船每年常态化实施2次飞行任务。
神舟飞船构造
神舟系列飞船采用三舱构型,由推进舱、返回舱、轨道舱和附加段组成。
推进舱
推进舱位于飞船的后部,外形为圆筒状,为非加压舱段,装有4台发动机,和姿态控制发动机,两侧装有总面积超过40平方米的主太阳能电池阵列。
推进舱包含维生系统和其他功能仪器,主要用于飞船的姿态控制、变轨和制动,以及向飞船提供电力。
返回舱
返回舱位于飞船的中段,作为一种升力体,在重返大气层时可以获得一定的气动升力,实现减速以及改变轨迹的功能。返回舱直径2.5m,空间约6m?,设计可容纳3名航天员。
返回舱顶部设有一个舱门,是航天员进出返回舱的唯一通道,在着陆后可由外侧打开;顶部有降落伞伞包,其中存有引导伞、减速伞、主降落伞和备份伞各一顶,负责大气层内减速,着陆后由航天员判断是否切除;返回舱外表面有烧蚀式防热层,两侧各设有一个窗户;下方装有伽马高度控制装置和4台反推发动机,在即将着陆阶段,伽马高度控制装置通过发射伽马射线测定飞船高度和速度,确定开启4台反推发动机工作的时机;最底部为防热板,用于抵御再入大气层时的高温。
轨道舱
轨道舱的功能和用途为:航天员在轨道飞行期间的生活舱;有效载荷试验时的试验舱;交会对接试验时的目标飞行器;航天员出舱活动时的气闸舱;以及作为天地往返运输器时的货舱。
轨道舱位于飞船的前段,底部设有舱口,直接与返回舱门连接(没有单独的轨道舱门)。轨道舱侧壁设有一个水平舱门。神舟飞船主任务结束,返回舱与轨道舱分离后,轨道舱仍然可继续在轨工作。
改进型
神舟七号出舱活动中,轨道舱作为气闸舱使用,存放舱外航天服,航天员通过水平舱门出舱。轨道舱顶部装有气瓶。
自神舟八号开始,由于需要对接,轨道舱顶部增设一个舱门和相应对接机构。
“梦舟”载人飞船
梦舟载人飞船是可重复使用的载人飞船,用途为近地轨道载人任务和中国载人登月任务。预计将于2027年~2028年飞行。其近地轨道版本可搭载4至7名航天员,并承担货物上、下行运输,将强于现有的神舟飞船;尤其用于载人登月的版本可搭乘3名航天员。
在正式命名前,该型飞船被称作“多用途飞船”、“新一代载人飞船”。2024年2月24日,新一代载人飞船正式命名为“梦舟”,寓意载人月球探测承载中国人的航天梦,开启探索太空的新征程,同时体现与神舟载人飞船、天舟货运飞船家族的体系传承。
技术特点及结构
新一代载人飞船由服务舱和返回舱组成,可通过配置不同的服务舱模块来适应近地空间和月球探测任务。
其中近地版飞船的服务舱没有太阳能电池板(使用锂电池,可在空间站充电),月球版飞船的服务舱有太阳能电池板,此外两者携带的燃料量等也有差别。返回舱更换防热结构和降落伞后,可重复使用。
梦舟与神舟飞船的主要提升有:
运载能力提升,执行近地轨道任务时搭载4至7名航天员,神舟飞船只能搭载3名;下行载荷能力为700余千克,神舟飞船只有50千克。新增执行环月轨道任务能力,搭载3名航天员。
采用模块化设计,可根据不同的任务需求进行重新构造。
采用国际上推力最大的无毒硝酸羟胺基(HAN)单组元推进剂发动机,而神舟飞船使用有毒的联氨(无水肼)。
可实施自主变轨。
返回舱可重复使用。
着陆减速阶段采用群伞降落技术,减速伞采用2个降落伞,主伞采用3个降落伞,而神舟飞船的减速伞和主伞均为单伞。
着陆缓冲使用6个大载重着陆气囊,而神舟飞船使用4台反推发动机(搭配伽玛射线测高计)。(来源:列星安陈 SPACE)